Vilken dag som helst, en nyhet kan lista en stad i Indien som "mest förorenad". I en annan berättelse, en stad i Kina kan ha hållit skillnaden. Sedan igen, kanske Iran är värd för den mest förorenade staden i världen, som en färsk nyhetsrapport indikerade.

Sanningen, dock, är att ingen vet vilken stad som har den högsta nivån av föroreningar.

"Jag ser ofta rankningar över den mest förorenade staden i världen, sa Randall Martin, professor vid institutionen för energi, Environmental &Chemical Engineering vid McKelvey School of Engineering vid Washington University i St. Louis.

"Dessa rankningar är vilseledande, " han sa, "eftersom det inte finns tillräckligt med information för att veta."

I en tidning som nyligen publicerades i Atmosfärisk miljö:X , Martin beskriver omfattningen av klyftan mellan vad forskare vet och inte vet om nivåer av fina partiklar på marken, även känd som PM _2.5 .

Siffran hänvisar till storleken på vissa partiklar i luften som utgör förorening – de är 2,5 mikron och mindre; för skala, ett människohår är cirka 70 mikron i diameter. Dessa partiklar kan bestå av allt från damm till industribiprodukter. På grund av deras storlek, de kan färdas genom kroppens luftvägar och avsättas i lungorna.

Hälsoeffekterna av PM _2.5 börja med kardiovaskulär skada och bli värre därifrån. Organisationen för ekonomiskt samarbete och utveckling uppskattar världen över, kostnaderna för förtida dödsfall från föroreningar kommer att stiga från 3 biljoner dollar 2015 till 18-25 biljoner dollar år 2060.

För att förstå mängden föroreningar i luften krävs övervakning på marken, men många städer – till synes några med högt PM _2.5 nivåer – har ingen övervakning alls. I Indien, till exempel, det finns bara en bildskärm för varje 6,8 miljoner människor. Sådan sparsam övervakning representerar inte föroreningsvariationer.

Martin och kollegor fann att bara cirka nio procent av världens befolkning bor i områden som har mer än tre monitorer per miljon människor. Cirka 18 procent av befolkningen bor i områden utan övervakning.

"Även om hälsoeffekterna av PM _2.5 värderas till några procent av global BNP, PM _2.5 är grovt övervakad, " sa Martin. "Skillnaden mellan vikten av denna åtgärd och nivån på markbaserad övervakning är chockerande."

Förutom att mildra hälsoproblem, en bättre förståelse för föroreningar på marken är viktig av flera skäl. För Martin, vars forskning befinner sig i skärningspunkten mellan fjärranalys och global modellering, att ha korrekta data är det enda sättet att utveckla korrekta modeller.

"En del av vår analys handlar om att relatera vad satelliter mäter till marknära PM _2.5 , " sa han. "Om vi ​​bara litade på markbaserade monitorer, vi skulle ha otillräcklig information."

För att förbättra marknivådata, Martin och kollegor föreslår en robust "integrerad övervakningsram" som består av olika typer av övervakningsutrustning fokuserad på de mest tätbefolkade områdena, eller till och med på de som är mest benägna att variera. De beräknar att för att uppnå ett mål på en bildskärm per miljon människor, tusentals nya bildskärmar kommer att behöva komma online.

Dessutom, Martin och kollegor föreslår att detta ramverk bör inkludera markbaserade aerosolmätningar, innovativa bildskärmar till låg kostnad, mobil övervakning och mätningar på olika punkter längs vertikalen (med flygplan, till exempel). Att integrera dessa system skulle inte bara hjälpa forskare att få en mer heltäckande bild av PM _2.5 nivåer på marken, men skulle hjälpa till med prognoser för luftkvalitet och bidra till att förbättra atmosfäriska modeller.

"Förmågan att identifiera platsen för den mest förorenade staden i en indikator på vetenskapliga framsteg, ", sa Martin. "Det är viktigt att kunna svara på grundläggande frågor om något så här viktigt. Strävan att övervinna denna utmaning, talar till något grundläggande om vår kunskap om världen omkring oss."